去年(2020)年初,IBM將旗下的FlashSystem,以及Storwize等兩條儲存陣列產品線,整併為新生的FlashSystem系列,並同步推出新一代FlashSystem產品後,時隔一年後,IBM又進一步擴展了這個產品家族,更新了入門級款式。

我們現在所要介紹的Flashsystem 5200,便是今年初發表的3款入門級FlashSystem儲存陣列機型之一,也是最受矚目的一款,首先,它採用了當前主流儲存陣列產品少見的1U機箱。其次,IBM將原本Flashsystem中高階機型才提供的規格,例如NVMe介面、儲存級記憶體(Storage Class Memory,SCM)、硬體壓縮,以及完整的進階軟體功能等,「下放」到入門級產品上,可說是一款「高規格」的入門級儲存陣列。

在當前主流大廠全快閃儲存陣列中,FlashSystem 5200是少見的1U機箱規格產品,雖然屬於FlashSystem入門級的5000系列一員,但是支援許多中高階產品具備的特性,能提供高效能密度的儲存服務。

FlashSystem的「新生代」

FlashSystem是IBM旗下老牌的快閃儲存陣列產品線,但2020年以後的FlashSystem,與之前的FlashSystem,其實有著本質的區別。

因為,現在我們看到的FlashSystem系列,是IBM在2020年初,將FlashSystem與Storwize這兩條獨立的儲存產品線,整併為一的「新生代FlashSystem」 。

回顧過去,較「資深」的FlashSystem系列,主要是IBM於2012年8月收購老牌固態儲存廠商TMS(Texas Memory Systems)後,於2013年4月推出的固態儲存陣列產品線,源自TMS於2000年代初期發展的Ramsan產品線。從TMS時代起算,至今已有將近20年歷史,可說是最老牌的固態儲存陣列產品線。

至於Storwize系列儲存設備的發展,可以追溯到2003年,IBM在當時推出了SVC(SAN Volume Controller)儲存虛擬化閘道器,而這個系列是以SVC的系統軟體為基礎,於2010年衍生發展出的軟體定義形式儲存陣列產品線。

而現在的FlashSystem系列,雖然繼承了FlashSystem的品牌名稱,但採用的核心架構,其實是繼承自SVC/Storwize系列,因此,從本質上來看,和Storwize系列一樣,都屬於軟體定義形式的儲存陣列。

先前的FlashSystem系列屬於專屬硬體架構產品,從機箱、控制器到儲存模組,完全都是特製的專屬規格。而現在的FlashSystem系列,則是以自身的儲存系統軟體,搭配通用伺服器硬體組成的產品,唯一沿續自老一代FlashSystem系列的技術,其實只剩下FlashCore儲存模組而已。

但FlashCore儲存模組只是一個選項,IBM現在的FlashSystem其實是和Storwize一樣是混合儲存陣列,能搭配標準的SSD儲存模組或是硬碟,而非老的FlashSystem那種純粹的快閃儲存陣列。

所以,IBM現在的FlashSystem,雖然仍披著FlashSystem品牌的外皮,實質上,則算是SVC/Storwize這個系列的延伸發展。

兼顧效能與功能的產品線整併

事實上,現在的FlashSystem系列,繼承了更多Storwize系列的特性,與老一代FlashSystem大不相同,這樣的發展,其實更契合市場需要。

過去的FlashSystem具備了高效能與極低延遲,但完全沒有資料服務功能,也欠缺擴展性,因而也局限了應用面向。相較下,全快閃儲存陣列市場中,許多其他廠商的後起之秀產品,都標榜同時具備高效能與豐富資料服務軟體功能,讓FlashSystem這個老品牌顯得缺乏足夠的吸引力。

為了解決FlashSystem系列缺乏資料服務功能的問題,IBM在2014年下半年時,推出SVC控制器結合FlashSystem組成的FlashSystem V系列,由SVC控制器來提供完整的資料服務功能,與Scale-Up、Scale-Out雙重擴展能力,而FlashSystem則提供高效能儲存空間。依循這個發展路線,IBM接著在2018年中,又推出基於SVC/Storwize軟體核心、但仍掛著FlashSystem品牌的FlashSystem 9100。

然而,FlashSystem 9100這款機型的推出,也預示了FlashSystem與Storwize兩條產品線未來的發展方向。

因為很快地,IBM便在2020年初推動進一步整併,將FlashSystem與Storwize正式合而為一,沿用FlashSystem的品牌名稱,但系統核心軟體則是Storwize,加上具有源自FlashSystem的FlashCore儲存模組技術,從而同時兼具SVC/Storwize的完整資料服務軟體功能、擴展性,以及基於FlashCore儲存模組提供的高效能存取服務與硬體加速功能。

新生代FlashSystem家族成員全面到齊

IBM去年發表新生的FlashSystem系列之際,也將老的FlashSystem與Storwize產品全面退出市場,另推出FlashSystem 7200、9200與9200R 等3款新機型,並將Storwize家族中的V5000與V5100兩款產品,更名為FlashSystem 5000與5100,加入到新生的FlashSystem家族中。其中7200為中階產品,9200與9200R屬於高階機型,而從Storwize更名來的5000與5100,則構成入門級機型。

也就是說,在FlashSystem家族第一波的5款產品中,中高階的3款都是全新機型,而入門級則是舊機型更名而來。

所以IBM今年的FlashSystem產品線更新重點,便放在入門級機型上,一口氣推出5015、5035與5200等3款產品,5015與5035是作為5000系列的接班人,5200則用於接替5100,也讓新生的FlashSystem家族產品線全面到齊,

而在今年3款新推出的FlashSystem機型中,最引人注目的無疑是5200,因為,FlashSystem家族的其餘產品,全部都是採用常見的2U/24Bay規格機箱,5200則別樹一幟地採用1U/12Bay機箱,尺寸只有其餘機型一半,也是一線大廠的全快閃儲存陣列產品中,極少見的1U規格機型。

1U規格再現主流儲存市場

8年前,當IBM推出第1代FlashSystem產品時,採用的便是1U機箱規格,但這是沿續TMS時代的規格,接下來隨著FlashSystem的「IBM化」,FlashSystem產品很快就走向常見的2U規格。

主流全快閃儲存陣列產品領域,無論是控制器機箱還是擴充櫃,都是以2U規格為最大宗,一些講求大容量的產品,另可搭配4U以上的高容量擴充櫃,3U規格相對很少,至於1U規格,則更是少見,只有少數產品採用(如NetApp旗下的SolidFire系列)。

睽違7、8年後,IBM藉由FlashSystem 5200這款產品,終於再次將1U機箱規格帶回主流儲存市場。

比起常見的2U機箱,1U機箱的主要賣點是效能密度。以入門級產品來說,每組控制器一般都只配置1顆處理器,所以,2U的雙控制器機箱一共可含有2顆處理器(每組控制器含1顆處理器)。而1U的雙控制機箱同樣也能配置2顆處理器(每組控制器1顆處理器),但占用的機架空間只有前者一半,因此,效能密度也等於超過前者一倍。

以FlashSystem 5200來說,與其所取代的FlashSystem 5100相比,5100的2U機箱內一共含有2顆8核心、1.7GHz的Xeon Skylake處理器,可提供90萬IOPS效能與15Gb/s傳輸頻寬。而5200則在1U機箱內搭載了2顆8核心、2.3GHz的Xeon Skylake處理器,並擁有150萬IOPS與21Gb/s傳輸頻寬,兩項效能指標分別較5100提高了66%與40%,但5200的尺寸只有5100一半,而這也意味著,就單位機櫃空間內的效能密度而言,5200較5100提高了3倍。

FlashSystem 5200儲存組態

嚴格來說,2020年以後推出的新生代FlashSystem,已經不是全快閃儲存陣列,而是能混搭硬碟的混合儲存陣列。

以FlashSystem 5200為例,控制器機箱本身仍是全快閃組態,可透過NVMe介面安裝標準的NVMe SSD、儲存級記憶體(SCM),以及IBM專屬的Flash Core儲存模組(FCM)。

其中,最重要的是FCM模組。比起標準的SSD,FCM模組有兩大特色;首先,容量更高,最大容量達38.4TB,相較下,FlashSystem可選用的其他NVMe SSD,最大容量只有15.6TB;其次,FCM模組內含了運算單元,包括PowerPC處理器、FPGA晶片與DRAM記憶體,可提供即時壓縮功能,卸載控制器運算負擔。

除了控制器內含的SSD以外,FlashSystem 5200亦可透過SAS擴充埠,外接3種擴充櫃來擴展系統總容量,而且,這3種擴充櫃都可安裝硬碟,從而與控制器機箱內的SSD模組,構成分層儲存架構。

有了控制器機箱內含的SSD,加上外接擴充櫃,FlashSystem 5200可提供最大748臺磁碟的擴展能力。此時,若再啟用叢集模式,還可將最多4套FlashSystem 5200組成一個儲存叢集,提供最大2,992臺磁碟的龐大儲存空間。

我們還可透過沿襲自SVC與Storwize的外部儲存虛擬化功能,將第3方儲存空間掛載到FlashSystem 5200控制器,成為FlashSystem管理的儲存空間。

特別值得一提的是,FlashSystem 5200還提供了更低的儲存擴充門檻。

因為其他廠商的產品在選購磁碟或SSD時,往往要求用戶從較大數量起跳(如最初從10臺開始搭配,每次擴充也須以10臺為單位),而IBM FlashSystem最小可從3臺磁碟開始選購,增加時也能以1臺為單位,提供更大的使用靈活性。

支援NVMe SSD、專屬FCM模組與SCM

FlashSystem 5200的控制器機箱,可以透過機箱背板的NVMe介面,支援標準的NVMe SSD、儲存級記憶體(SCM),以及IBM專屬的FlashCore儲存模組(FCM)。

其中,標準的NVMe SSD模組有800GB、1.92TB、3.84TB、7.68TB,以及15.6TB等5種容量的款式。FCM模組有4.8TB、9.6TB、19.2TB,以及38.4TB等4種容量的選項。SCM模組則有375GB、750GB、800GB、1.6TB,以及3.2TB等5種容量。

支援3種擴充磁碟櫃

FlashSystem 5200的控制器機箱,可以透過SAS擴充埠外接3種擴充儲存櫃——Model 12G、Model 24G與Model 96G。

以Model 12G而言,支援3.5吋LFF磁碟規格的2U擴充櫃,可以安裝12臺3.5吋SAS硬碟,含1萬轉與7200轉等2種轉速、容量900GB到18TB等12種款式。

另一款Model 24G,是支援2.5吋SFF磁碟規格的2U擴充櫃,可以安裝24臺2.5吋SAS硬碟或SSD,其中硬碟有1萬轉與7200轉等2種轉速、容量900GB到2TB的5種款式,SSD則有1.92到30.72TB等6種容量可選。

至於Model 96G,是支援3.5吋LFF磁碟規格的5U擴充櫃,可透過垂直插槽安裝96臺3.5吋SAS磁碟,或透過轉接板安裝的2.5吋SSD。其中硬碟有1萬轉與7200轉、容量1.2到18TB的10種款式可選,SSD則有3.84到30.72TB等5種容量。

硬體解剖:機箱背面

在產品的類型上,FlashSystem 5200屬於FlashSystem家族入門級5000系列,但是,在應用的定位上,與其他5000系列機型則有所不同,屬於「高階型」的入門級機型,硬體規格擁有許多等同於中高階機型的特性,已經超越一般入門級產品的範圍,而這樣的差異主要體現在下列3個方面。

首先,5200是5000系列中唯一支援NVMe磁碟介面的款式,也支援基於FC的NVMe-oF傳輸架構。相對地,其他5000系列機型的磁碟介面都只支援SAS,也沒有NVMe-oF的選項。

其次,5200的控制器核心規格與擴展能力,明顯高出5000系列其他機型許多,例如:其他5000系列機型的快取記憶體,最大都只能擴充到64GB,儲存容量則只有392臺到504臺磁碟,也沒有外部儲存虛擬化功能;而5200的快取記憶體能夠擴充到512GB,最大儲存容量則為748臺磁碟,並提供了外部儲存虛擬化功能,就容量擴充能力而言,已經相當於中高階的7200與9200(以最大擴充能力來看,這兩款機型均為760臺磁碟)。

最後,5200的I/O介面配置、儲存裝置與叢集選項,都是比照中高階機型,可支援32Gb FC、IBM FCM儲存模組,以及4節點叢集架構。相較之下,5000系列其他機型都沒有32Gb FC、FCM儲存模組的選項,叢集架構的支援能力也受限(例如5015便沒有叢集選項,5035雖然支援叢集,但只提供2節點選項)。

電源供應器

控制器機箱含有兩組可熱抽換的1200瓦電源供應器,提供了具備失效切換能力的外部電源供應。

控制器

FlashSystem 5200控制器機箱的控制器、電源供應器、控制器中的電池模組等元件,都是成對配置,以提供完整的失效容錯能力。

控制器解剖

FlashSystem的控制器稱作Canister,基本上,每組FlashSystem 5200的控制器機箱都含有兩組控制器Canister,而每組控制器Canister搭載了1顆8核心、2.3GHz的Skylake處理器,與4條DIMM記憶體,並配置了1組外部供電中斷時使用的備用電池模組,控制器Canister後端則有2組透過Riser Board安裝的PCIe介面卡插槽。

I/O介面配置

每組控制器提供了2個用於安裝PCIe介面卡的插槽    2 ,可以搭配選購的32/16Gb FC、25/10GbE,或是12Gb SAS I/O介面卡,其中的SAS介面卡,可同時用於連接主機端,或是連接擴充儲存櫃。控制器本身則內建了2組RJ45形式的10GbE網路埠  3 ,可用於提供iSCSI連接,另有技術維護用的RJ45 GbE埠  與3.5mm埠  5

FlashSystem 5200系統軟體與操作管理特色

新生代的FlashSystem儲存陣列的系統核心軟體,沿襲自Storwize系列儲存陣列,所搭配的儲存作業系統,都是IBM的Spectrum Virtualize。

事實上,Spectrum Virtualize是久經驗證、以軟體定義形式運作的儲存作業系統,含有完整的資料服務功能。在IBM將FlashSystem與Storwize兩個產品線,整併為新的FlashSystem系列之前,Spectrum Virtualize儲存作業系統在2019年底已更新到8.2.1版。稍後到了2020年初,當新的FlashSystem家族問世後,Spectrum Virtualize也跟著升級到8.3.x版,而目前最新發布的版本則是8.4版。

除了Spectrum Virtualize內含的資料服務功能,FlashSystem 5200還比照FlashSystem的中、高階機型,內含了一系列進階資料服務功能(Advanced Data Services),包括對VMware vVols的支援,最大4節點的FlashSystem叢集、支援RAID 1與6的分散式RAID(DRAID)、Redirect on write形式的快照、IBM Hyperswap的3站點遠端複製,以及IBM Flash Copy資料保護等,都是其他5000系列入門款式列為選購的功能。

在系統管理方面,包括FlashSystem 5200在內,整個FlashSystem系列都提供兩種管理方式:一為系統內含的GUI控制臺介面,另一為IBM Storage InSights雲端管理平臺。

基本上,整個FlashSystem家族的GUI控制臺管理介面,都提供一致的風格與操作方式,可用於監控系統狀態,設定磁碟區組態與前端主機的存取路徑,並使用附屬的資料服務功能。

IBM Storage InSights則是適用於IBM所有區塊儲存設備的雲端平臺,可以收集儲存設備回傳的遙測與Call Home資料,然後透過瀏覽器介面,向用戶提供一系列監控與諮詢建議應用功能,包括系統健康狀態,儲存資源使用狀態與趨勢(效能與容量)、故障預測、組態最佳化建議,以及系統升級建議等。

Storage InSights又分為免費的基本版,以及付費訂閱的Pro版等兩種版本,而其中的Pro版,主要是增加了一系列故障排除與分析規畫功能。

 

FlashSystem內建GUI控制臺

GUI控制臺是FlashSystem家族一貫的基本管理機制,可提供系統狀態監控、儲存環境設定,以及資料服務功能操作功能。圖片來源/IBM

IBM Storage InSights雲端管理平臺

Storage InSights雲端平臺適用於IBM所有區塊儲存設備的遠端監控需求,而在付費版本當中,另提供一系列故障排除與分析規畫功能。圖片來源/IBM

產品資訊

IBM FlashSystem 5200

●原廠:IBM

●建議售價:廠商未提供

●機箱型式:1U/12Bay

●儲存容量:控制器機箱內含12臺磁碟,透過SAS擴充櫃可達748臺磁碟(最大容量23PB)

●處理器:2顆Intel Xeon Skylake 8核心2.3GHz

●記憶體:64/512GB

●主機端埠:10/25GbE iSCSI、16/32Gb FC

●後端儲存介面:NVMe

●支援傳輸協定:FC,iSCSI,NVMe-oF/FC

【產品資訊時有異動,上列僅供參考,最新資訊請洽詢廠商】


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